JPWO2015178227A1 - Elastic wave device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
小型化を図ることができ、かつ弾性波素子とバンプ電極との接合強度に優れる、弾性波デバイスを提供する。圧電基板2、IDT電極4及び接合層を有するパッド電極5を含む弾性波素子7と、電極ランド3aが設けられているパッケージ基板3と、前記パッド電極5と前記電極ランド3aとを接合しているバンプ電極6とを備え、前記接合層は、第1,第2の主面を有しており、前記接合層の前記第1の主面側と前記バンプ電極6とが接合されて接合部が形成され、該接合部に合金層が形成されており、前記接合層の厚みが2000nm以下であり、前記合金層の厚みが2100nm以下であり、前記合金層の前記圧電基板2側の面から前記接合層の第2の主面までの距離が1950nm以下である、弾性波デバイス1。Provided is an acoustic wave device which can be reduced in size and has excellent bonding strength between an acoustic wave element and a bump electrode. An acoustic wave element 7 including a piezoelectric substrate 2, an IDT electrode 4 and a pad electrode 5 having a bonding layer, a package substrate 3 provided with an electrode land 3a, and the pad electrode 5 and the electrode land 3a are bonded together. The bonding layer has first and second main surfaces, and the first main surface side of the bonding layer and the bump electrode 6 are bonded to each other to form a bonding portion. Is formed, an alloy layer is formed at the joint, the thickness of the joint layer is 2000 nm or less, the thickness of the alloy layer is 2100 nm or less, and from the surface of the alloy layer on the piezoelectric substrate 2 side. The elastic wave device 1 whose distance to the 2nd main surface of the said joining layer is 1950 nm or less.
Description
本発明は、弾性波素子がバンプ電極を介してパッケージ基板に実装されている、弾性波デバイス及び該弾性波デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to an acoustic wave device in which an acoustic wave element is mounted on a package substrate via a bump electrode, and a method for manufacturing the acoustic wave device.
携帯電話などに用いられている弾性波デバイスを小型化する手法の1つとして、バンプ電極を用いて弾性波素子をパッケージ基板に実装する方法が知られている。 As one of methods for reducing the size of an acoustic wave device used in a mobile phone or the like, a method of mounting an acoustic wave element on a package substrate using a bump electrode is known.
下記の特許文献1では、弾性波素子のパッド電極にバンプ電極が接合されている。上記パッド電極の最表面に厚みが840nmである接合用Al層が形成されており、該接合用Al層が、Auからなるバンプ電極と接合されている。上記接合用Al層及び上記バンプ電極は、融着により接合されており、その接合部分には、Au−Al合金層が形成されている。
In
しかしながら、特許文献1のような弾性波装置では、弾性波素子をパッケージ基板に実装する際やリフローの際に熱衝撃が加わると、Au−Al合金層において、カーケンダルボイドが発生することがあった。そのため、パッド電極とバンプ電極との接合強度が低下することがあった。よって、弾性波素子とバンプ電極との接合強度が低下することがあった。
However, in an acoustic wave device such as that disclosed in
本発明の目的は、小型化を図ることができ、かつ弾性波素子とバンプ電極との接合強度に優れる、弾性波デバイス及び該弾性波デバイスの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an acoustic wave device and a method for manufacturing the acoustic wave device that can be miniaturized and have excellent bonding strength between the acoustic wave element and the bump electrode.
本発明に係る弾性波デバイスは、圧電基板と、上記圧電基板上に設けられたIDT電極と、上記IDT電極に電気的に接続され、上記圧電基板上に配線層、バリア層及び接合層がこの順で設けられた積層構造を有するパッド電極とを含む弾性波素子と、表面上に電極ランドが設けられているパッケージ基板と、上記弾性波素子と上記パッケージ基板との間に隙間を設けるようにして、上記パッド電極と上記電極ランドとを電気的にかつ機械的に接合しているバンプ電極とを備え、上記パッド電極の接合層は、上記パッケージ基板側の第1の主面と、該第1の主面と対向する第2の主面とを有しており、上記接合層の上記第1の主面側と上記バンプ電極とが接合されて接合部が形成され、該接合部に合金層が形成されており、上記接合層の厚みが2000nm以下であり、上記合金層の厚みが2100nm以下であり、上記合金層の上記圧電基板側の面から上記接合層の上記第2の主面までの距離が1950nm以下である。 The acoustic wave device according to the present invention is electrically connected to a piezoelectric substrate, an IDT electrode provided on the piezoelectric substrate, and the IDT electrode, and a wiring layer, a barrier layer, and a bonding layer are provided on the piezoelectric substrate. A gap is provided between the acoustic wave device including a pad electrode having a laminated structure provided in order, a package substrate having an electrode land on the surface, and the acoustic wave device and the package substrate. A bump electrode for electrically and mechanically bonding the pad electrode and the electrode land, and the bonding layer of the pad electrode includes a first main surface on the package substrate side, The first main surface side of the bonding layer and the bump electrode are bonded to form a bonded portion, and an alloy is formed on the bonded portion. Layer is formed, the thickness of the bonding layer And at 2000nm or less, the thickness of the alloy layer is not more than 2100 nm, the distance from the piezoelectric substrate side surface of the alloy layer to the second major surface of the adhesive layer is not more than 1950 nm.
本発明に係る弾性波デバイスのある特定の局面では、上記合金層中に存在するボイドの最大直径が250nm以下である。 On the specific situation with the elastic wave device which concerns on this invention, the maximum diameter of the void which exists in the said alloy layer is 250 nm or less.
本発明に係る弾性波デバイスの他の特定の局面では、上記合金層の上記圧電基板側の面が、上記接合層の上記第2の主面に至っている。 In another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the surface of the alloy layer on the piezoelectric substrate side reaches the second main surface of the bonding layer.
本発明に係る弾性波デバイスの別の特定の局面では、上記合金層の上記圧電基板側の面が、上記接合層の第1の主面と第2の主面との間に位置している。 In another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the surface of the alloy layer on the piezoelectric substrate side is located between the first main surface and the second main surface of the bonding layer. .
本発明に係る弾性波デバイスの他の特定の局面では、上記接合層の厚みが450nm以下である。 In another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the bonding layer has a thickness of 450 nm or less.
本発明に係る弾性波デバイスのさらに他の特定の局面では、上記弾性波素子の外周を覆うように上記パッケージ基板上に設けられたモールド樹脂層をさらに備える。 In still another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the acoustic wave device further includes a mold resin layer provided on the package substrate so as to cover an outer periphery of the acoustic wave element.
本発明に係る弾性波デバイスのさらに他の特定の局面では、上記接合層は、AlまたはAlとCu、W、Ti、Cr、Ta及びSiからなる群から選択された少なくとも1種との合金を含む。 In still another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the bonding layer is made of Al or an alloy of Al and at least one selected from the group consisting of Cu, W, Ti, Cr, Ta, and Si. Including.
本発明に係る弾性波デバイスのさらに他の特定の局面では、上記バンプ電極は、Auを含む。 In still another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the bump electrode includes Au.
本発明に係る弾性波デバイスの製造方法は、上記弾性波デバイスの製造方法であって、上記パッド電極の接合層の厚みが2000nm以下である弾性波素子を用意する工程と、上記弾性波素子の上記パッド電極に、上記バンプ電極をバンプボンディングにより接合する工程と、上記バンプ電極が接合された上記弾性波素子をフリップチップボンディングによりパッケージ基板に実装する工程とを備え、上記弾性波素子をパッケージ基板に実装する工程において、フリップチップボンディングに際し、上記パッド電極の接合層と上記バンプ電極との接合部に、上記パッド電極の接合層の上記第2の主面までの距離が1950nm以下であり、かつ厚みが2100nm以下である合金層を形成するように加熱する。 The method for manufacturing an acoustic wave device according to the present invention is a method for manufacturing the acoustic wave device, comprising: preparing an acoustic wave element having a bonding layer thickness of 2000 nm or less of the pad electrode; and A step of bonding the bump electrode to the pad electrode by bump bonding; and a step of mounting the elastic wave element to which the bump electrode is bonded to a package substrate by flip chip bonding, and the elastic wave element is mounted on the package substrate. In the step of mounting in the flip chip bonding, the distance from the bonding layer of the pad electrode to the second main surface of the bonding layer of the pad electrode is 1950 nm or less at the bonding portion of the pad electrode and the bump electrode, and Heating is performed so as to form an alloy layer having a thickness of 2100 nm or less.
本発明に係る弾性波デバイスの製造方法のある特定の局面では、上記パッド電極の接合層の厚みが2000nm以下である弾性波素子を用意する工程において、上記パッド電極の接合層の厚みが450nm以下である弾性波素子を用意する。 In a specific aspect of the method for manufacturing an acoustic wave device according to the present invention, in the step of preparing an acoustic wave element in which the thickness of the bonding layer of the pad electrode is 2000 nm or less, the thickness of the bonding layer of the pad electrode is 450 nm or less. An elastic wave element is prepared.
本発明によれば、小型化を図ることができ、かつ弾性波素子とバンプ電極との接合強度に優れる、弾性波デバイスを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an acoustic wave device that can be miniaturized and has excellent bonding strength between the acoustic wave element and the bump electrode.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波デバイスの模式的正面断面図であり、図1(b)は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波デバイスで用いられている弾性波素子の電極構造を示す模式的平面図である。(First embodiment)
FIG. 1A is a schematic front sectional view of an acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention. It is a typical top view which shows the electrode structure of the used acoustic wave element.
図2は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波デバイスで用いられている弾性波素子の配線構造を示す模式的平面図である。 FIG. 2 is a schematic plan view showing a wiring structure of an acoustic wave element used in the acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
弾性波デバイス1は、弾性波素子7を備えている。弾性波素子7は、圧電基板2、IDT電極4及びパッド電極5を有する。圧電基板2は、主面2aを有する。圧電基板2としては、LiTaO3やLiNbO3等の圧電単結晶からなる基板を用いることができる。The
圧電基板2の主面2a上には、IDT電極4が設けられている。IDT電極4は、Al、Cu、Pt、Au、Ag、Ti、Ni、Cr、Mo、Wまたはこれらの金属のいずれかを主体とする合金などの適宜の金属材料により形成することができる。IDT電極4は、単層であってもよいし、2種以上の金属層が積層された積層体であってもよい。本実施形態においては、圧電基板2の主面2a上にTi層及びAuCu合金層がこの順に積層されて、IDT電極4が設けられている。
An
図1(a)では略図的に示しているが、圧電基板2上には、図1(b)に示す電極構造が形成されている。すなわち、IDT電極4と、IDT電極4の弾性表面波伝搬方向両側に配置された反射器9,10とが形成されている。それによって、1ポート型弾性表面波共振子が構成されている。もっとも、本発明におけるIDT電極を含む電極構造は特に限定されない。複数の共振子を組み合わせて、フィルタが構成されていてもよい。このようなフィルタとしては、ラダー型フィルタ、縦結合共振子型フィルタ、ラチス型フィルタ等が挙げられる。
Although schematically shown in FIG. 1A, the electrode structure shown in FIG. 1B is formed on the
圧電基板2の主面2a上には、パッド電極5が積層されている。パッド電極5は,IDT電極4と電気的に接続されている。パッド電極5は、適宜の金属により構成されている。具体的には、パッド電極5は、後述する金属層が積層されて構成されている。
On the
なお、図1(a)においては、本発明の構成を分かりやすく示すために、圧電基板2の主面2a上にはIDT電極4及びパッド電極5のみが図示されているが、実際には、図2に模式的平面図で示すように、圧電基板2上にはさらにIDT電極4とパッド電極5を接続するための配線電極11が設けられている。
In FIG. 1 (a), only the
図1(a)に戻り、弾性波素子7は、パッケージ基板3に実装されている。パッケージ基板3は、矩形板状の形状である。パッケージ基板3は、アルミナなどの絶縁性セラミックス、あるいは絶縁性樹脂などにより構成することができる。
Returning to FIG. 1A, the
弾性波素子7は、バンプ電極6を介して、パッケージ基板3に電気的にかつ機械的に接合されている。より詳細には、図1(a)に示すように、弾性波素子7の構成部材であるパッド電極5がバンプ電極6に接合されている。他方、パッケージ基板3は上面に電極ランド3aを有している。電極ランド3aはバンプ電極6に接合されている。
The
図1(a)に示すように、本実施形態においては、弾性波素子7のパッド電極5、バンプ電極6及びパッケージ基板3により、圧電基板2上のIDT電極4が臨む中空空間2cが形成されている。それによって、いわゆるチップサイズパッケージ構造が実現されている。
As shown in FIG. 1A, in this embodiment, the
本実施形態において、バンプ電極6及びパッケージ基板3の電極ランド3aは、Auにより形成されている。もっとも、バンプ電極6及びパッケージ基板3の電極ランド3aは、他の適宜の金属材料によって形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
パッケージ基板3上には、弾性波素子7を覆うように、モールド樹脂層8が設けられている。モールド樹脂層8の材料としては、例えばエポキシ樹脂等の適宜の樹脂が用いられる。
A
図3は、第1の実施形態に係る弾性波デバイス1の弾性波素子7とパッケージ基板3との接合部の模式的断面の拡大図である。パッド電極5は、密着層5D、配線層5C、バリア層5B及び接合層5Aにより形成されている。圧電基板2側から密着層5D、配線層5C、バリア層5B及び接合層5Aの順に圧電基板2上に積層されている。なお圧電基板2と配線層5Cとの接合強度を高めるため、圧電基板2と配線層5Cとは、Tiからなる密着層5Dを介して接合している。なお、密着層5Dは省略することができる。
FIG. 3 is an enlarged view of a schematic cross section of a joint portion between the
配線層5Cは、AlとCuとの合金(AlCu合金)により形成されている。バリア層5Bは、Tiにより形成されている。
The
接合層5Aは、第1,第2の主面5a,5bを有する。接合層5AはAl又はAlと他の金属との合金により形成されている。他の金属としては、Cu、W、Ti、Cr、Ta及びSiからなる群から選択された少なくとも1種が用いられる。本実施形態では、接合層5AはAlである。
The
図3に示すように、パッド電極5の接合層5Aが、バンプ電極6に接合されている。接合層5Aは、互いに対向する第1の主面5aと第2の主面5bとを有する。接合層5Aの第1の主面5aは、パッケージ基板3側に位置しており、バンプ電極6と接合されている。また、接合層5Aの第2の主面5bは圧電基板2側に位置する。Alの接合層5AとAuのバンプ電極6との金属拡散による接合部には、合金層12が形成されている。合金層12は、AuAl合金からなる。なお、本実施形態においては、合金層12が、接合層5Aの第2の主面5bには至っていない。すなわち、合金層12の圧電基板2側の面12aが、接合層5Aの第1の主面5aと第2の主面5bとの間に位置している。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態において、接合層5Aの厚みTは2000nm以下である。より具体的には、第1の主面5aの法線に平行な方向から接合層5Aを見たときの、接合層5Aのバンプ電極6との接合部を除く残りの部分5cの厚みが、接合層5Aの厚みTである。すなわち、厚み方向において、接合層5Aの第1の主面5aと第2の主面5bを結ぶ距離が2000nm以下である。更に、詳細は後述するが、接合層5Aの厚みTを450nm以下とした場合、接合層5Aの全ての厚みがバンプ電極6との合金層12に変化したとき、接合層5Aとバンプ電極6とが変化して生じた合金層12の厚みAを2100nm以下に抑制することができる。なお、第1の主面の法線と平行に延びる方向を厚み方向と呼ぶ。
In the present embodiment, the thickness T of the
また、本実施形態において、厚み方向において、合金層12の圧電基板2側の面12aから接合層5Aの第2の主面5bまでの距離は1950nm以下であり、接合層5Aとバンプ電極6との合金層12の厚みAは、2100nm以下である。合金層12の圧電基板2側の境界である面12aから接合層5Aの第2の主面5bまでの、接合層5Aにおける未合金層の厚みBを1950nm以下で、かつ、合金層12の厚みAを2100nm以下とすることで、周囲温度の上昇に起因して発生する合金層12と未合金層との相互拡散の量を抑制できる。この相互拡散時に発生する拡散速度の不均衡により発生するボイド、すなわちカーケンダルボイドの発生が抑制できる。
In the present embodiment, in the thickness direction, the distance from the
このように、本実施形態においては、接合層5Aのバンプ電極6との接合部を除く残りの部分5cの厚み、すなわち接合層5Aの厚みT、合金層12の圧電基板2側の面12aから接合層5Aの第2の主面5bまでの距離及び合金層12の厚みAが上記範囲に限定されているため、接合層5Aとバンプ電極6の接合部にカーケンダルボイドが発生し難い。特に合金層12、合金層12とバンプ電極6又は接合層5Aとの界面にカーケンダルボイドが発生し難い。また、発生したとしても、カーケンダルボイドの最大直径は250nm以下である。なお、カーケンダルボイドの断面形状が円状ではなく、楕円状である場合は、カーケンダルボイドの長径が250nm以下である。また、カーケンダルボイドが、長手方向を有するような不規則な形状である場合は、カーケンダルボイドの最大外寸が250nm以下である。
As described above, in the present embodiment, the thickness of the remaining
従って、熱衝撃が加わっても、接合層5Aとバンプ電極6の接合強度が低下し難い。よって、チップサイズパッケージ構造により小型化を進めることができる。
Therefore, even if a thermal shock is applied, the bonding strength between the
(弾性波デバイスの製造方法)
弾性波デバイス1の製造方法では、まず、圧電基板2上にIDT電極4及びパッド電極5が設けられている弾性波素子7を用意する。パッド電極5としては、接合層5Aの厚みTが2000nm以下のものが用いられる。上述したカーケンダルボイドの発生をより一層抑制する観点から、パッド電極5としては、接合層5Aの厚みTが450nm以下のものを用いることが好ましい。(Method for manufacturing elastic wave device)
In the method of manufacturing the
次に、弾性波素子7のパッド電極5の接合層5Aにバンプ電極6をバンプボンディングで接合する。しかる後、バンプ電極6が接合された弾性波素子7を、フリップチップボンディングでパッケージ基板3に実装することにより、弾性波デバイス1が製造される。
Next, the
なお、本発明に係る弾性波デバイスの製造方法においては、フリップチップボンディングに際し、パッド電極の接合層とバンプ電極との接合部に、パッド電極の接合層の第2の主面までの距離が1950nm以下であり、かつ厚みが2100nm以下である合金層を形成するように加熱する。 In the method of manufacturing an acoustic wave device according to the present invention, at the time of flip chip bonding, the distance from the bonding layer between the pad electrode bonding layer and the bump electrode to the second main surface of the bonding layer of the pad electrode is 1950 nm. It heats so that it may be below and may form the alloy layer whose thickness is 2100 nm or less.
これにより、パッド電極の接合層とバンプ電極との接合部におけるカーケンダルボイドの発生を抑制することができる。すなわち、弾性波素子とバンプ電極との接合強度に優れた弾性波デバイスを得ることができる。 Thereby, generation | occurrence | production of the Kirkendall void in the junction part of the joining layer of a pad electrode and a bump electrode can be suppressed. That is, an elastic wave device having excellent bonding strength between the elastic wave element and the bump electrode can be obtained.
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係る弾性波デバイスにおける弾性波素子7とパッケージ基板3との接合部の模式的断面の拡大図である。第2の実施形態では、合金層12が、接合層5Aの第2の主面5bに至っている。その他の点は、第1の実施形態と同じ構成である。(Second Embodiment)
FIG. 4 is an enlarged view of a schematic cross section of a joint portion between the
上記のように第2の実施形態に係る弾性波デバイスでは、合金層12が接合層5Aの第2の主面5bに至っているため、接合層5Aとバンプ電極6との接合部におけるカーケンダルボイドの発生をより一層抑制することができる。よって、熱衝撃による弾性波素子7とバンプ電極6との接合強度の低下をより一層抑制することができる。
As described above, in the acoustic wave device according to the second embodiment, since the
なお、より一層効果的にカーケンダルボイドの発生を抑制する観点から合金層12は、接合層5Aの第2の主面5bを越えて、拡散防止層であるバリア層5Bにまで至っていてもよい。
Note that the
図5〜図8は、本発明の第2の実施形態に係る弾性波デバイスにおいて、接合層の厚みTをそれぞれ250nm、350nm、450nm及び650nmとしたサンプルの、弾性波素子7とバンプ電極6との接合部の断面の倍率5500倍におけるSEM写真である。図5〜図8においては、上から圧電基板2、パッド電極5、合金層12及びバンプ電極6がこの順に積層されている部分の断面図が示されている。
FIGS. 5 to 8 show the
なお、以下接合層5Aの厚みTは、接合層5Aにおける第1の主面と第2の主面と間の距離であって、図3、図4に示すように、厚み方向から見て、接合層5Aにおける接合部と重なる部分を除く残りの部分5cの厚みを意味するものとする。
In the following, the thickness T of the
パッド電極5は、圧電基板2側から密着層5D、配線層5C、バリア層5B、接合層5Aまたはバンプ電極6との合金層12がこの順に積層されることにより形成されている。なお圧電基板2と配線層5Cとの接合強度を高めるため、圧電基板2と配線層5Cとは、Tiからなる密着層5Dを介して接合した。なお、密着層5Dは省略することができる。
The
図5及び図6から明らかなように、接合層5Aの厚みTが250nm又は350nmの場合、カーケンダルボイドは発生していない。
As apparent from FIGS. 5 and 6, when the thickness T of the
また、図7に示す接合層5Aの厚みTが450nmであるサンプルにおいては、合金層12とバンプ電極6の接合部にカーケンダルボイド13が発生していたが、カーケンダルボイド13の最大直径は250nm以下であった。
Further, in the sample in which the thickness T of the
他方、図8に示す接合層5Aの厚みTが650nmであるサンプルにおいては、最大直径が250nmより大きいカーケンダルボイド13が観察された。
On the other hand, in the sample in which the thickness T of the
上記SEM写真の観察結果より、接合層5Aの厚みTが350nm以下である場合、カーケンダルボイド13の発生そのものが抑制され、接合層5Aの厚みTが450nm以下である場合、最大直径が250nmより大きいカーケンダルボイド13の発生が抑制されていることがわかる。
From the observation result of the SEM photograph, when the thickness T of the
図9は、接合層5Aの厚みTと合金層12の厚みAとの関係を示す図である。図9から、接合層5Aの厚みTと合金層12の厚みAは比例関係にあることがわかる。また、接合層5Aの厚みTが450nmのとき、合金層12の厚みAは、2100nmであった。従って、合金層12の厚みAが2100nm以下である場合、最大直径が250nmより大きいカーケンダルボイド13の発生が抑制されることとなる。
FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the thickness T of the
従って、合金層12が接合層5Aの第2の主面5bに至っている第2の実施形態においては、接合層5Aの厚みTが450nm以下、すなわち合金層12の厚みAが2100nm以下であることが好ましい。
Therefore, in the second embodiment in which the
また、カーケンダルボイド13の発生そのものを抑制し得ることから、接合層5Aの厚みTが350nm以下、すなわち合金層12の厚みAが1800nm以下であることがより好ましい。
Moreover, since generation | occurrence | production of the
さらに、カーケンダルボイド13の発生そのものを確実に抑制できることから、接合層5Aの厚みTが250nm以下、すなわち合金層12の厚みAが1500nm以下であることがさらに好ましい。
Furthermore, since generation of the
図10は、本発明の第2の実施形態に係る弾性波デバイスにおいて、接合層5Aの厚みTをそれぞれ450nm、650nmとしたときの、熱衝撃試験結果を示す図である。図中、縦軸は、熱衝撃試験による弾性波デバイスの故障確率F(t)であり、横軸は、熱衝撃試験のサイクル数である。
FIG. 10 is a diagram showing a thermal shock test result when the thickness T of the
具体的には、試料30個を用いて、−40℃から125℃まで昇温し、続いて125℃から−40℃に降温するまでを1サイクルとするサイクル試験により熱衝撃をN回加えた後、パッド電極5−電極ランド3a間の室温(25℃)での抵抗をJIS規格(JIS C 60068−2−14)に基づいて測定した。また、各温度における保持時間を30分間とした。
Specifically, using 30 samples, the thermal shock was applied N times by a cycle test in which the temperature was raised from −40 ° C. to 125 ° C. and then the temperature was lowered from 125 ° C. to −40 ° C. as one cycle. Thereafter, the resistance between the
故障確率F(t)は、パッド電極5−電極ランド3a間が開放したものを故障サンプルとし、下記式により算出した。
The failure probability F (t) was calculated by the following equation using a failure sample in which the space between the
故障確率F(t)=故障サンプル数/試験数×100 Failure probability F (t) = number of failure samples / number of tests × 100
図10より、接合層5Aの厚みTが450nmのサンプルでは、650nmのサンプルと比較して、故障確率が低いことがわかる。なお、図示を省略しているが、接合層5Aの厚みTが250nmのサンプルでは、1000サイクル(cyc)においても、故障サンプルが発生しなかった。
From FIG. 10, it can be seen that the sample with the
上記熱衝撃試験の結果より、接合層5Aの厚みTが小さいほど、熱衝撃による故障確率が低められていることが確認できた。すなわち、接合層5Aの厚みTが小さいほど、弾性波素子7とバンプ電極6との接合強度の低下が抑制されていることが確認できた。
From the result of the thermal shock test, it was confirmed that the failure probability due to thermal shock was lowered as the thickness T of the
以上のように、合金層12が、接合層5Aの第2の主面5bに至っている第2の実施形態に係る弾性波デバイスにおいては、接合層5Aの厚みTを450nm以下、すなわち合金層12の厚みAを2100nm以下とすることにより、最大直径が250nmより大きいカーケンダルボイドの発生が抑制される。その結果、熱衝撃による弾性波素子7とバンプ電極6との接合強度の低下を抑制することができる。
As described above, in the acoustic wave device according to the second embodiment in which the
また、接合層5Aの厚みTを350nm以下、すなわち合金層12の厚みAを1800nm以下とすることで、カーケンダルボイドの発生そのものが抑制されるため、熱衝撃による弾性波素子7とバンプ電極6の接合強度の低下をより一層抑制することができる。
Further, since the thickness T of the
1…弾性波デバイス
2…圧電基板
2a…圧電基板2の主面
2c…中空空間
3…パッケージ基板
3a…電極ランド
4…IDT電極
5…パッド電極
5a…第1の主面
5b…第2の主面
5c…残りの部分
5A…接合層
5B…バリア層
5C…配線層
5D…密着層
6…バンプ電極
7…弾性波素子
8…モールド樹脂層
9,10…反射器
11…配線電極
12…合金層
12a…合金層12のパッド電極5側の面
13…カーケンダルボイドDESCRIPTION OF
Claims (10)
表面上に電極ランドが設けられているパッケージ基板と、
前記弾性波素子と前記パッケージ基板との間に隙間を設けるようにして、前記パッド電極と前記電極ランドとを電気的にかつ機械的に接合しているバンプ電極とを備え、
前記パッド電極の接合層は、前記パッケージ基板側の第1の主面と、該第1の主面と対向する第2の主面とを有しており、前記接合層の前記第1の主面側と前記バンプ電極とが接合されて接合部が形成され、該接合部に合金層が形成されており、
前記接合層の厚みが2000nm以下であり、前記合金層の厚みが2100nm以下であり、前記合金層の前記圧電基板側の面から前記接合層の前記第2の主面までの距離が1950nm以下である、弾性波デバイス。A piezoelectric substrate, an IDT electrode provided on the piezoelectric substrate, and a stacked structure that is electrically connected to the IDT electrode and includes a wiring layer, a barrier layer, and a bonding layer provided in this order on the piezoelectric substrate. An acoustic wave device including a pad electrode;
A package substrate provided with electrode lands on the surface;
A bump electrode that electrically and mechanically joins the pad electrode and the electrode land so as to provide a gap between the acoustic wave element and the package substrate;
The bonding layer of the pad electrode has a first main surface on the package substrate side and a second main surface opposite to the first main surface, and the first main surface of the bonding layer. The surface side and the bump electrode are joined to form a joint, and an alloy layer is formed at the joint,
The bonding layer has a thickness of 2000 nm or less, the alloy layer has a thickness of 2100 nm or less, and the distance from the surface of the alloy layer on the piezoelectric substrate side to the second main surface of the bonding layer is 1950 nm or less. There is an elastic wave device.
前記パッド電極の接合層の厚みが2000nm以下である弾性波素子を用意する工程と、
前記弾性波素子の前記パッド電極に、前記バンプ電極をバンプボンディングにより接合する工程と、
前記バンプ電極が接合された前記弾性波素子をフリップチップボンディングにより前記パッケージ基板に実装する工程とを備え、
前記弾性波素子を前記パッケージ基板に実装する工程において、フリップチップボンディングに際し、前記パッド電極の接合層と前記バンプ電極との接合部に、前記パッド電極の接合層の前記第2の主面までの距離が1950nm以下であり、かつ厚みが2100nm以下である合金層を形成するように加熱する、弾性波デバイスの製造方法。It is a manufacturing method of an elastic wave device given in any 1 paragraph of Claims 1-8,
Preparing an acoustic wave device having a bonding layer thickness of the pad electrode of 2000 nm or less;
Bonding the bump electrode to the pad electrode of the acoustic wave element by bump bonding;
Mounting the acoustic wave element to which the bump electrode is bonded to the package substrate by flip chip bonding,
In the step of mounting the acoustic wave device on the package substrate, at the time of flip chip bonding, the bonding portion between the pad electrode bonding layer and the bump electrode is connected to the second main surface of the pad electrode bonding layer. A method for manufacturing an acoustic wave device, wherein heating is performed so as to form an alloy layer having a distance of 1950 nm or less and a thickness of 2100 nm or less.
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